Bertahun-tahun yang lalu, mengambil foto dalam fokus berkualitas tinggi membutuhkan kamera kelas atas yang mahal dengan lensa yang sama mahal dan rapuhnya. Tapi itu tidak cukup. Anda juga membutuhkan keterampilan dan pengetahuan untuk membawa peralatan besar itu ke fokus pada subjek Anda. Jika subjek Anda bergerak, fokus Anda rusak, dan Anda harus memfokuskan kembali seluruh perangkat.
Karena kamera telah meningkat dan menjadi bagian yang semakin hadir dalam kehidupan kita, mereka menjadi lebih mudah digunakan dan fokus otomatis telah mengambil alih dunia kamera. Tapi Anda masih dibatasi oleh bentuk dan panjang fokus lensa Anda. Fotografer profesional masih membawa beberapa lensa dengan panjang fokus berbeda untuk menangkap gambar objek yang lebih dekat atau lebih jauh. Ponsel memiliki beberapa set lensa untuk mencapai efek yang sama.
Tetapi bagaimana jika teknologi baru memungkinkan untuk mendapatkan beberapa panjang fokus dan bentuk lensa dari satu lensa? Nah, dengan lensa cair, Anda bisa melakukannya dengan tepat.
Daftar isi
Lensa Mekanik vs Lensa Cair
Lensa cair unik karena tidak ada bagian mekanis di dalamnya. Dalam pengaturan lensa mekanis, lensa kaca dipindahkan lebih dekat atau lebih jauh dari sensor kamera untuk mencapai panjang fokus yang berbeda. Ini akan secara drastis mengubah bidang pandang dan jarak kamera dari subjek.
Pada panjang fokus yang lebih pendek, Anda akan mendapatkan bidang pandang yang sangat luas dan gambar akan tampak diperkecil. Dengan panjang fokus yang lebih panjang, Anda akan memiliki bidang pandang yang jauh lebih sempit dan gambar yang diperbesar. Untuk mencapai panjang fokus yang berbeda, Anda harus menggunakan lensa zoom yang memungkinkan Anda memindahkan lensa lebih dekat atau lebih jauh dari sensor gambar, atau Anda harus beralih ke lensa lain dengan panjang fokus yang berbeda.
Apa yang istimewa dari lensa cair adalah lensa ini dapat berubah bentuk dan secara drastis mengubah panjang fokusnya tanpa bagian mekanis. Lebih baik lagi, ini dapat dilakukan hanya dalam milidetik—begitu cepat sehingga Anda bahkan tidak menyadarinya. Secara teori, ini berarti Anda dapat mengganti beberapa lensa dengan panjang fokus berbeda dengan satu lensa cair.
Karena lensa cair tidak perlu mengubah jaraknya relatif terhadap sensor gambar untuk mengubah panjang fokusnya, lensa ini juga dapat dibuat jauh lebih kecil daripada lensa mekanis besar yang biasa kita gunakan. Tapi bagaimana lensa cair mengubah bentuknya dan mengubah panjang fokusnya?
Bagaimana Cara Kerja Lensa Cair?
Kecepatan di mana lensa cair dapat mengubah bentuknya mungkin tampak seperti keajaiban, tetapi sebenarnya sangat ilmiah. Jika setetes cairan ditempatkan pada permukaan hidrofobik (sesuatu yang menolak cairan), maka molekul dalam cairan akan mengikat bersama dan membentuk manik-manik karena mereka ditolak oleh sifat hidrofobik permukaan.
Ketika medan listrik diterapkan pada cairan itu dan bahan konduktif lain seperti aluminium yang berada di sisi berlawanan dari penghalang hidrofobik, cairan menjadi tertarik secara elektrostatik ke aluminium. Molekul-molekul yang membentuk cairan akan menyebar ketika mereka mencoba mencapai aluminium, mengakibatkan tetesan air berubah bentuk secara drastis. Proses ini disebut electrowetting , dan itu adalah dasar dari teknologi lensa cair.
Semakin kuat medan listrik yang diterapkan, semakin menarik cairan ke bahan konduktif. Ini berarti air akan menyebar lebih jauh karena berusaha lebih keras untuk mencapai bahan konduktif melintasi penghalang. Dengan memvariasikan jumlah listrik yang digunakan, cairan dapat dipaksa untuk mengambil berbagai bentuk. Jika cairan itu digunakan sebagai lensa, maka berbagai bentuk yang diubahnya menjadi masing-masing memiliki panjang fokus yang berbeda yang dapat secara drastis mengubah gambar yang diambil oleh sensor.
Menerapkan Electrowetting ke Lensa Kamera
Konsep electrowetting pertama kali dibahas pada akhir 1800-an. Kemudian dipelajari lagi kemudian pada pertengahan dan akhir 1900-an, tetapi baru pada tahun 1993 lapisan isolasi (bahan hidrofobik) ditempatkan di antara logam konduktif dan cairan. Secara teknis, ini disebut electrowetting-on-dielectric (EWOD) tetapi masih bisa disebut sebagai electrowetting.
Orang pertama yang menambahkan lapisan penyekat adalah Bruno Berge, dan dia mempelopori penggunaan teknologi ini pada lensa cair. Setelah menemukan teknologi ini, Berge mendirikan perusahaan Varioptic pada tahun 2002 dan mulai membuat lensa cair pertama untuk kamera.
Untuk lensa kamera, beberapa perubahan harus dilakukan dengan electrowetting yang akan memungkinkan untuk mengambil gambar. Cairan yang berubah bentuk itu tersuspensi dalam cairan lain yang akan menolaknya, mirip dengan bagaimana minyak dan air saling tolak. Logam konduktif berada di sekitar badan lensa, dengan kaca di kedua sisinya untuk menahan cairan. Isolator hidrofobik menutupi logam sehingga Anda dapat membuat reaksi yang sama seperti sebelumnya. Ini berarti bahwa cairan tersuspensi sekarang sedang ditolak di semua sisi oleh cairan penolak dan lapisan isolasi hidrofobik. Ditolak di semua sisi, cairan konduktif dipaksa untuk mempertahankan bentuknya, bahkan meniadakan efek gravitasi. Dengan kemajuan ini, teknologi menjadi dapat digunakan di kamera.
Kelebihan Teknologi Lensa Cair
Sekarang setelah kita membahas cara kerja lensa cair, Anda mungkin bertanya-tanya apakah lensa itu sepadan dengan semua masalah yang terjadi dalam pembentukan teknologi. Lensa cair varioptik memiliki beberapa manfaat dibandingkan lensa mekanis yang kita semua tahu, jadi mari selami beberapa keunggulan tersebut.
1. Beberapa Panjang Fokus dalam Satu Lensa
Kami telah menyentuh panjang fokus, dan ini adalah salah satu manfaat besar dari lensa cair. Biasanya, jika Anda menginginkan beberapa panjang fokus dari lensa yang sama, Anda memerlukan lensa zoom yang memungkinkan lensa di dalam bergerak secara mekanis. Hal ini mengakibatkan lensa besar dan berat yang sangat mahal dan rapuh.
Lensa cair dapat memberikan beberapa panjang fokus tanpa bagian yang bergerak dengan memasukkan sejumlah kecil arus listrik ke lensa. Ini berarti lensa bisa jauh lebih kecil tetapi tetap memberikan gambar dengan bidang pandang dan tingkat zoom yang sangat berbeda.
2. Ubah Fokus dan Panjang Fokus dalam Milidetik
Meskipun mengubah panjang fokus adalah hal yang bagus, hal yang paling mengesankan tentang bagaimana lensa cair melakukannya adalah kecepatan luar biasa di mana perubahan itu terjadi. Dengan lensa zoom, Anda harus menunggu motor menggerakkan lensa atau menggerakkannya sendiri dengan memutar cincin di bagian luar lensa. Ini membutuhkan lebih banyak waktu. Tetapi dengan lensa cair, perubahannya hampir instan, hanya membutuhkan beberapa milidetik untuk mendapatkan gambar yang sama sekali berbeda. Ini juga memungkinkan lensa cair untuk mendapatkan fokus yang jelas dengan cepat pada subjek yang jaraknya berbeda.
Lensa cair dapat mengambil gambar fokus subjek yang dekat, dan sepersekian detik kemudian, mendapatkan gambar subjek yang jauh dengan fokus yang sama.
3. Tidak Ada Bagian Mekanik yang Rusak
Lensa cair varioptik tidak memiliki bagian yang bergerak dan tidak memiliki bagian mekanis . Ini berarti ada lebih sedikit bagian dalam yang bisa rusak. Hasilnya adalah lensa kokoh yang tidak lagi rapuh seperti lensa yang sudah biasa kita pakai. Jika Anda menjatuhkan lensa kelas atas yang mahal, kemungkinan besar Anda telah menyebabkan kerusakan permanen. Lensa tradisional memiliki begitu banyak bagian yang dapat terlepas dari tempatnya, dan variasi sekecil apa pun dapat merusak lensa secara permanen karena gambar tidak lagi fokus dengan benar. Tetapi dengan lensa cair dari Varioptic, tidak ada bagian yang bergerak atau mekanis yang rusak. Ini menghasilkan lensa tahan goncangan, jadi jika jatuh, itu tidak berarti akhir dari masa pakainya.
4. Umur yang sangat baik
Sistem mekanis aus. Semua orang tahu itu. Karena itu, lensa mekanis memiliki masa pakai tertentu yang diharapkan dari berapa kali mereka dapat bersepeda. Untuk kamera keperluan industri di pabrik otomatis yang berputar jutaan kali, lensa tradisional hanya bertahan beberapa minggu sebelum mulai aus. Lensa cair memiliki masa pakai yang lebih lama karena tidak memiliki bagian mekanis yang rusak. Ini berarti bahwa mereka dapat melakukan ratusan juta siklus tanpa rusak atau mulai rusak.
5. Jauh Lebih Kecil Dari Lensa Tradisional
Untuk mendapatkan beberapa titik fokus dalam satu lensa, lensa zoom harus tumbuh ke ukuran yang sulit diatur. Mereka menonjol di depan kamera dan memberikan kontribusi bobot yang signifikan. Semua ruangan ini diperlukan agar kaca di dalamnya dapat dipindahkan lebih dekat dan lebih jauh dari sensor untuk mengubah panjang fokus. Namun karena lensa cair dapat mengubah panjang fokus tanpa bagian yang bergerak, ukuran lensa total dapat menjadi sebagian kecil dari lensa besar yang mendominasi pasar saat ini.
6. Stabilisasi Gambar yang Ditingkatkan
Fotografer profesional sering membawa tripod yang tidak praktis untuk menjaga kamera mereka tetap stabil dan meniadakan jabat tangan manusia. Tidak peduli seberapa stabil Anda, kamera akan menangkap gerakan kecil tangan Anda. Hal ini dapat menyebabkan gambar tampak tidak fokus dan buram, meskipun fokusnya mati. Tetapi lensa cair dapat mengimbangi gerakan ini dan memberikan gambar yang stabil meskipun ada kesalahan manusia. Ini bisa mengantarkan dunia baru fotografi genggam di mana tripod menjadi usang.
6. Kemampuan Buka Tutup Fokus
Lensa tradisional terbatas pada seberapa dekat mereka dengan subjek dan tetap fokus. Tapi lensa cair bisa fokus pada jarak yang sangat dekat. Ini membuatnya sangat berguna untuk bidang medis di mana kamera dapat dimasukkan ke dalam tubuh dan tidak ada banyak ruang bagi lensa untuk memiliki jarak fokus.
7. Hemat energi
Lensa cair hanya menggunakan sedikit listrik untuk mengubah bentuk dan panjang fokusnya. Lensa mekanis menggunakan daya berkali-kali lipat untuk melakukan penyesuaian, terutama jika dikendalikan oleh motor.
Dimana Lensa Cair Digunakan Sekarang?
Karena waktu fokusnya yang sangat cepat dan kemampuannya untuk bertahan selama ratusan juta siklus, lensa cair pertama kali diperkenalkan untuk aplikasi industri. Peralatan manufaktur otomatis perlu fokus pada item berukuran berbeda dengan cepat dan melakukannya jutaan kali setiap minggu. Lensa cair ini dapat bertahan selama bertahun-tahun dari siklus konstan ini, sedangkan lensa mekanis tradisional biasanya gagal hanya dalam beberapa bulan atau bahkan berminggu-minggu. Ini menghemat waktu dan uang produsen dengan menghilangkan kebutuhan untuk mengganti lensa yang gagal.
Pemindai kode batang telah menggunakan lensa cair selama beberapa waktu . Mereka perlu fokus dengan cepat pada barcode dari berbagai jarak. Lensa cair mempermudah hal ini karena dapat memfokuskan kembali hampir seketika pada jarak berapa pun dari target.
Berkat kemampuan pemfokusan jarak dekat dan konsumsi daya yang rendah, lensa cair telah memasuki bidang medis. Kamera laparoskopi menggunakan lensa cair yang dapat fokus pada subjek yang sangat dekat. Mereka membutuhkan fokus instan di dalam tubuh sehingga dokter dan ahli bedah dapat melihat dengan jelas apa yang terjadi, dan toleransinya sangat ketat. Mikroskop tiga dimensi juga mulai mengintegrasikan teknologi ini untuk fokus yang sangat baik pada subjek dengan berbagai ukuran.
Lensa cair juga digunakan dengan laser karena dapat mengarahkan sinar ke berbagai arah tanpa gerakan apa pun. Ini membuat laser tetap stabil tetapi memungkinkan pengguna untuk mengarahkannya ke tempat yang mereka butuhkan.
